Siyah fosfor, elektrik sinyalleriyle manipüle edilebilen, yalnızca üç atomik katman kalınlığında bir polarizasyon filtresi oluşturulmasını sağlar. Gelecekte, bu polarizasyon filtreleri, diğer şeylerin yanı sıra, optik veri hatlarının bant genişliklerini artırabilir.
Pasadena (Amerika Birleşik Devletleri). Işığın polarizasyonu (titreşim yönü), optik sensörler, hologram videolar, LC ekranlar ve optik hatlar üzerinden veri iletimi dahil olmak üzere bir dizi optik uygulama için çok önemli bir özelliktir. Bunun için gerekli olan fotonların salınım yönü şimdiye kadar genellikle nanoyapılar veya özel filtreler yardımıyla oluşturulmuştur.
Bununla birlikte, polarizasyonun dinamik olarak ayarlanmasına izin veren hiçbir malzeme yoktu. California Teknoloji Enstitüsü’nden (Caltech) Souvik Biswas, “Elektronik olarak yeniden yapılandırılabilen bir kutuplaşma yalnızca çok sınırlı bir ölçüde mümkündür” diye açıklıyor. Bunun nedeni, lityum niyobat veya sıvı kristallere dayalı önceden mevcut teknolojilerin çok büyük olması ve bu nedenle fotonik platformlara entegre edilememesidir.
Science dergisindeki bir yayına göre, Caltech ekibi şimdi küçük boyutu ve dinamik uyarlamayı birleştiren polarize edici bir malzeme keşfetti. Bu, atomların dalgalı katmanlar oluşturmak için kristal kafes içinde düzenlendiği özel bir atomik konfigürasyona sahip bir fosfor çeşidi olan siyah fosfordur. Ekip lideri Harry Atwater, “Kutuplaşmaya neden olan şey bu küçük yapılardır” diyor.
Atwater, “Örneğin, ışığın polarizasyonu kirişler boyunca hizalandığında, malzeme polarizasyonun ona dik olduğu duruma göre farklı tepki verir” diye açıklıyor. Geliş açısına ve siyah fosforun polarizasyonuna bağlı olarak, ışık ya iyi yansıtılır ya da neredeyse tamamen emilir. Deneylerde fizikçiler, yalnızca üç atomik katman kalınlığındaki bir katmandan etkili bir siyah fosfor kutup filtresi oluşturmayı başardılar.
Elektrik sinyalleri polarizasyonu etkiler
Siyah fosfor bir yarı iletken olduğundan, kutup filtresinin davranışı elektrik sinyalleriyle değiştirilebilir. Böylece bilim adamları, kızılötesi ışığı da içeren geniş bir spektral aralıkta ışığın polarizasyonunu spesifik olarak etkilemeyi başardılar. Fizikçiler, “Bu, üç katmanlı siyah fosforu telekomünikasyon frekanslarında kutuplaşma dönüşümü için özellikle ilginç kılıyor” diyor. Gelecekte, Polfiter, diğer şeylerin yanı sıra, optik veri hatlarının bant genişliğini artırabilir. Ayrıca küçük boyutu, minyatür optik cihazlarda kullanılmasını sağlar.
Araştırmacılar, “Sonuçlarımız, optik polarizasyonu nano ölçekte aktif olarak kontrol etmenin bir yolunu temsil ediyor” diyor. Telekomünikasyona ek olarak, geniş alanlı ince katmanlı polarizasyon filtrelerinde, polarizasyona dayalı ekranlarda ve seçici foto sensörlerde başka olası uygulamalar görüyorlar.